AWSでIsaac Simの動作・開発環境を構築する(Windows編)

1. はじめに

NVIDIA Isaac Simは, NVIDIA Omniverseプラットフォーム上で構築された, 物理演算エンジンを搭載したロボティクスシミュレーションプラットフォームです。本記事では、クラウド環境での動作検証として、AWS上にIsaac Simの開発環境を構築する手順を詳細に解説します。
NVIDIAのGPUドライバーがインストール済みのAMIもありますが、今回はNVIDIAのGPUドライバーのインストールも手動でインストールしてみます。

2. ISaac Simのシステム要件の確認

公式ドキュメントに記載されている要件は次の通りです。GPUは、Ampereアーキテクチャ以降の世代がサポートされています。

Element	Minimum Spec	Good	Ideal
OS	Ubuntu 20.04/22.04, Windows 10/11	Ubuntu 20.04/22.04, Windows 10/11	Ubuntu 20.04/22.04, Windows 10/11
CPU	Intel Core i7 (7th Generation), AMD Ryzen 5	Intel Core i7 (9th Generation), AMD Ryzen 7	Intel Core i9, X-series or higher, AMD Ryzen 9, Threadripper or higher
Cores	4	8	16
RAM	32GB [1]	64GB [1]	64GB [1]
Storage	50GB SSD	500GB SSD	1TB NVMe SSD
GPU	GeForce RTX 3070	GeForce RTX 4080	RTX Ada 6000
VRAM	8GB [1] [2]	16GB	48GB

3.AWSインスタンスの選定

Isaac Simが動きそうなGPUを利用可能かつ、 CPU/メモリのスペックがIsaac Simの要件に近いインスタンスは以下の通りです。

g6eは利用料が高額というのと、ISaac SimはCPUリソースを多く消費するため, CPU数が4では力不足と思われたため、g5.2xlargeをチョイスしました。

インスタンスサイズ	GPU	VRAM	CPU	メモリ(GB)	オンデマンド料金/時間(東京リージョン)
g5.xlarge	A10G x 1	24	4	16	1.643 USD
g5.2xlarge	A10G x 1	24	8	32	2.12576 USD
g5.4xlarge	A10G x 1	24	16	64	3.09128 USD
g6e.xlarge	L40s x 1	48	4	32	2.883 USD
g6e.2xlarge	L40s x 1	48	8	64	3.61968 USD
g6e.4xlarge	L40s x 1	48	16	128	5.09303 USD

4. クォータの引き上げ申請を行う

AWSのデフォルトの状態では, GシリーズインスタンスはクォータのvCPU上限が0となっており、Gシリーズのインスタンスは起動できません。上限が0の状態で、インスタンスの起動を試みると、次のメッセージが表示されます。

インスタンスを起動できませんでした
You have requested more vCPU capacity than your current vCPU limit of 0 allows for the instance bucket that the specified instance type belongs to. Please visit http://aws.amazon.com/contact-us/ec2-request to request an adjustment to this limit.

このため、サービスクォータの引き上げ申請が必要になります。
今回は, g5.2xlargeを最大2台起動できるように16を指定して申請を行いました。

申請から3時間ほどでクォータ引き上げ申請が承認されました。
ただし、個人ユースのためか,、16個のvCPUは承認されず、8個のvCPUのみが承認されました。

5. GPUインスタンス(g5.2xlarge)を起動する

東京リージョンでg5.2xlargeを起動します。設定は以下としました。

• OS：Windows Server 2022
• インスタンスタイプ：g5.2xlarge
• ストレージ：80GB（デフォルト30GBでは不足）
• セキュリティグループ：RDP接続許可
  ※ ルートボリュームのサイズですが、デフォルトの30GBではディスク容量不足で、GPUのドライバのインストールが失敗したため、80GBに増量しました。(キャンプがとれていなかったため、 キャプチャは30GBのままです。)

6. GPUドライバのインストール

EC2インスタンス起動後のデフォルト状態では、GPUドライバはインストールされていません。このため、手動でインストールが必要となります。

Amazon EC2 インスタンス用の NVIDIA ドライバーを見ると, ドライバーのインストールには複数のオプションが用意されています。

• オプション 1: NVIDIA ドライバーがインストールされた AMI
• オプション 2: パブリック NVIDIA ドライバー
• オプション 3: GRID ドライバー (G6、Gr6、G6e、G5、G4dn、および G3 インスタンス)
• オプション 4: NVIDIA ゲームドライバー (G5 および G4dn インスタンス)

今回は、オプション3のGRIDドライバーのインストールをチョイスしました。

ユーザーまたはロールは、[AmazonS3ReadOnlyAccess] ポリシーを含む許可を持っている必要があります。

GRID ドライバーのインストールに際しては、EC2に[AmazonS3ReadOnlyAccess] ポリシーを含むロールを割り当てる必要があります。 EC2用に[AmazonS3ReadOnlyAccess]を持ったロールを作成し, EC2インスタンスに割り当てます。

Amazon EC2 インスタンス用の NVIDIA ドライバーに記載されているPowerShellスクリプトを実行し、最新版ドライバを取得します。

$Bucket = "ec2-windows-nvidia-drivers"
$KeyPrefix = "latest"
$LocalPath = "$home\Desktop\NVIDIA"
$Objects = Get-S3Object -BucketName $Bucket -KeyPrefix $KeyPrefix -Region us-east-1
foreach ($Object in $Objects) {
$LocalFileName = $Object.Key
if ($LocalFileName -ne '' -and $Object.Size -ne 0) {
    $LocalFilePath = Join-Path $LocalPath $LocalFileName
    Copy-S3Object -BucketName $Bucket -Key $Object.Key -LocalFile $LocalFilePath -Region us-east-1
}
}

ダウンロードが完了すると、デスクトップにドライバーのインストーラーが配置されるので、インストーラーを実行し、ドライバーをインストールします。インストール完了後, nvidia-smiコマンドを実行すると以下のような出力が得られます。バージョン572.83がインストールされました。

Isaac Sim Driver Requirementsによると、推奨ドライバは537となっており、インストールしたドライバと異なりますが、おそらく動くだろうということでこのまま行きました。

7. ISaac Simを起動する

isaacsim-app-templateをクローンして、ビルドして起動します。

git clone https://github.com/isaac-sim/isaacsim-app-template.git
cd isaacsim-app-template
.\repo.bat build
.\_build\windows-x86_64\release\isaacsim.exp.full.kit.bat

初回起動時は、何かのコンパイル処理を行っているのか、CPUの使用率が100%に張り付き、画面の操作ができなくなるが、しばらく待っているとCPUの使用率が落ち着き操作できるようになります。

PhysXのサンプルも問題なく動作しました。

8. ISaac Simをブラウザでストリーミング表示する

ISaac Simは, 公式にはサポートしていないようですがAppStreamerを使って、ブラウザでのストリーミング表示が可能です。

補足：
NVIDIA Omniverseのkit-app-templateは, AppStreamerを使った ブラウザでのストリーミング表示はサポートされていますが、なぜかisaacsim-app-templateでは, サポートされていません。ただ、サポートされいないだけで動作するようです。

ISaac Simをストリーミングモードで起動します。

.\_build\windows-x86_64\release\isaacsim.exp.full.streaming.kit.bat

次にweb-viewer-sampleを起動します。web-viewer-sampleはNVIDIA提供のAppStreamerを使ったストリーミング表示のサンプル実装です。これを使用することで簡単にISaac Simの画面をブラウザでストリーミング表示できます。

git clone https://github.com/NVIDIA-Omniverse/web-viewer-sample.git
cd web-viewer-sample
npm install
npm run dev
※別途Node.jsの最新版を[Node.js](https://nodejs.org/ja/download)からダウンロードしてインストールした。

web-viewer-sampleの起動に成功すると、次の画面が表示されます。

上記のコンソール中に出力されているURLにブラウザでアクセスし、「UI for any streaming app」を選択してNextボタンを押します。

すると、ブラウザでISaac Simの画面が表示されます。

9. まとめ

AWS g5.2xlargeインスタンス(Windows)でIsaac Simの基本動作を確認できました。次回は、UbuntuでのISaac Simの基本動作を確認したいと思います。